为什么汽车的等速百公里燃油消耗量在中等偏低车速时最小,而在低速和高速时都会增大?

每一辆汽车都有自己的经济时速。速度过高过低都会增加汽车油耗。

为什么会这样呢?其实这就是干多少活吃多少饭的道理,发动机负载增加油耗必然增加。而发动机热效率也不是一成不变的,具体与工况有关系。

  1. 低速行驶时发动机利用率低,低转速运行时发动机进气效率低、热效率低,因此市区行驶时的油耗明显高于市郊油耗。
  2. 高速行驶时发动机利用率虽然增加了 ,但是车辆阻力增加。车辆行驶中有两个阻力,一个是滚动阻力、一个是迎头风带来的阻力。

具体情况我们看下图:

这是来自某小型车的数据,可以参考一下。当车速60km/h的时候:滚动阻力172N,风阻131N。这时候发动机输出功率为5046w,百公里油耗4.52L。

当车速提升到80km/h的时候:滚动阻力增加到189N,风阻增加到232N。这时候发动机输出功率为9379w,这就可以看出来各种阻力增加后发动机功率也需要增加。发动机干了更多的活,因此要吃更多的饭油耗也从4.52L/100km增加到5.34L/100km。

当车速提升到110km/h的时候,滚动阻力与风阻都大幅度增加,尤其是风阻成倍增加。发动机此时要输出20029w的功率才能维持这个速度,因此油耗也增加到6.91L/100km。

可能有人说了,发动机转速提升后燃油效率也在提升,那为什么油耗反而增加呢?我们还是看这张图:

可以看到发动机低转速1689rpm时,做1kw/h的功需要消耗390g燃油,当发动机转速上升到3096rpm时,做1kw/h的功只需要消耗275g燃油。那为什么高速油耗还是高于中速呢?主要是高速行驶时发动机输出的功率增加导致的,燃烧效率虽然提升了但是所需要的功率也增加很多。车速60km/h的时候,发动机只需要输出5046w功率即可。车速110km/h的时候,发动机需要输出20029w的功率,因此即使燃油效率提升了但是油耗扔然会增加。也是风阻成倍增加后,油耗并没有成倍增加的原因。

至于发动机工况/效率可以参照发动机万有特性图:

不同工况下发动机燃油消耗量也不一样,上图中发动机运转在橙色圈内油耗是最低的。经济车速行驶下发动机也在高效率区间运转,发动机效率高油耗才会降下来。

每一台车的最佳工况并不是一成不变的,与负载大小(实际载重量)还有一定的关系。空载与重载最省油时速都是不一样的,因此一辆车的最省油时速也不是固定的。